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Nutrition Guide

身体を作り、機能させる栄養・サプリメント情報 より効率的な身体作りのために

1-3.筋肉を動かす3つのエネルギー供給系

人間が筋肉を動かすためのエネルギーには、ATPと呼ばれる高エネルギー性の化合物が利用される。ATPはAdenosine Tri-Phosphate(アデノシン3リン酸)の略で、アデニン、リボース、3つのリン酸から構成されている。ATPから1つのリン酸が離れADP(Adenosine Di-Phosphate:アデノシン2リン酸)に分解されるときに生じるエネルギーを利用し、筋収縮が行われている。

しかし、筋内に貯蔵されているATPの量はごく限られている為、運動を続けるにはATPの再合成や産生が必要となる。ATPを再合成あるいは産生する経路は大きく3つ存在し、それぞれ「ATP-CP系」「解糖系(乳酸系)」そして「有酸素系」と呼ばれる。これら3つの経路にはそれぞれ特徴があり、運動時間や強度によって貢献度が変化する(図1)。

図1. 筋肉を動かす3つのエネルギー供給系
図1. 筋肉を動かす3つのエネルギー供給系

 

ATP-CP系
ATPはごく僅かな量しか筋中に貯蔵されていない。そのため大きな力を生み出すと筋内のATPは瞬く間に涸渇してしまう。そこで、ATPの消費が激しい器官においてはATPを産生する機構が備わっている。ATP-CP系とは、筋内のクレアチンがリン酸と結合してクレアチンリン酸となり、ADPにリン酸を与えてATPを再合成するという働きを担っている。しかしながら、クレアチンリン酸の貯蔵量も限られており、ATP-CP系の持続時間は~8秒程度であると言われている。尚、この経路は酸素を代謝の過程で必要としない嫌気的代謝である。

図2. ATP-CP系におけるATP再合成
図2. ATP-CP系におけるATP再合成

 

解糖系(乳酸系)
筋内に貯蔵されている糖質(炭水化物)、すなわちグリコ―ゲンはピルビン酸に分解される。ピルビン酸はミトコンドリアで代謝されるが、急激にグリコーゲンが分解される場合、すなわちエネルギー需要が急激に高まった状態では、ピルビン酸は一時、嫌気的に乳酸へと還元される。この、グリコーゲンがピルビン酸へと分解され、そして乳酸へと還元される一連の反応経路を解糖系と呼び、この時に発生するエネルギーがATPの産生に用いられる。この経路によっては、30~60秒程度最大限の筋収縮が可能であると言われている。尚、参考書等では、解糖系の他に乳酸系と表記されることもある。

図3. 解糖系におけるATP産生
図3. 解糖系(乳酸系)におけるATP産生

 

有酸素系
この経路では、ピルビン酸や、脂肪が分解し遊離脂肪酸から生成されたアセチルCoAがミトコンドリア内でTCA回路(トリカルボン酸回路:Tricarboxylic acid)に取り込まれ、複雑な過程を経て処理される。その後、電子伝達系に入り、そこで多くのATPが再合成される。この経路は大変複雑であり、また代謝の過程で酸素を必要とする為に(好気的)、先に挙げた2つのエネルギー供給系と異なり瞬間的なエネルギー供給には不向きである。しかしながらエネルギーの供給量は大きいため、有酸素系のATP再合成によって長時間の運動が可能となる。

図4. 有酸素系におけるATP産生
図4. 有酸素系におけるATP産生

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1-3.筋肉を動かす3つのエネルギー供給系

人間が筋肉を動かすためのエネルギーには、ATPと呼ばれる高エネルギー性の化合物が利用される。ATPはAdenosine Tri-Phosphate(アデノシン3リン酸)の略で、アデニン、リボース、3つのリン酸から構成されている。ATPから1つのリン酸が離れADP(Adenosine Di-Phosphate:アデノシン2リン酸)に分解されるときに生じるエネルギーを利用し、筋収縮が行われている。

しかし、筋内に貯蔵されているATPの量はごく限られている為、運動を続けるにはATPの再合成や産生が必要となる。ATPを再合成あるいは産生する経路は大きく3つ存在し、それぞれ「ATP-CP系」「解糖系(乳酸系)」そして「有酸素系」と呼ばれる。これら3つの経路にはそれぞれ特徴があり、運動時間や強度によって貢献度が変化する(図1)。

図1. 筋肉を動かす3つのエネルギー供給系
図1. 筋肉を動かす3つのエネルギー供給系

 

ATP-CP系
ATPはごく僅かな量しか筋中に貯蔵されていない。そのため大きな力を生み出すと筋内のATPは瞬く間に涸渇してしまう。そこで、ATPの消費が激しい器官においてはATPを産生する機構が備わっている。ATP-CP系とは、筋内のクレアチンがリン酸と結合してクレアチンリン酸となり、ADPにリン酸を与えてATPを再合成するという働きを担っている。しかしながら、クレアチンリン酸の貯蔵量も限られており、ATP-CP系の持続時間は~8秒程度であると言われている。尚、この経路は酸素を代謝の過程で必要としない嫌気的代謝である。

図2. ATP-CP系におけるATP再合成
図2. ATP-CP系におけるATP再合成

 

解糖系(乳酸系)
筋内に貯蔵されている糖質(炭水化物)、すなわちグリコ―ゲンはピルビン酸に分解される。ピルビン酸はミトコンドリアで代謝されるが、急激にグリコーゲンが分解される場合、すなわちエネルギー需要が急激に高まった状態では、ピルビン酸は一時、嫌気的に乳酸へと還元される。この、グリコーゲンがピルビン酸へと分解され、そして乳酸へと還元される一連の反応経路を解糖系と呼び、この時に発生するエネルギーがATPの産生に用いられる。この経路によっては、30~60秒程度最大限の筋収縮が可能であると言われている。尚、参考書等では、解糖系の他に乳酸系と表記されることもある。

図3. 解糖系におけるATP産生
図3. 解糖系(乳酸系)におけるATP産生

 

有酸素系
この経路では、ピルビン酸や、脂肪が分解し遊離脂肪酸から生成されたアセチルCoAがミトコンドリア内でTCA回路(トリカルボン酸回路:Tricarboxylic acid)に取り込まれ、複雑な過程を経て処理される。その後、電子伝達系に入り、そこで多くのATPが再合成される。この経路は大変複雑であり、また代謝の過程で酸素を必要とする為に(好気的)、先に挙げた2つのエネルギー供給系と異なり瞬間的なエネルギー供給には不向きである。しかしながらエネルギーの供給量は大きいため、有酸素系のATP再合成によって長時間の運動が可能となる。

図4. 有酸素系におけるATP産生
図4. 有酸素系におけるATP産生
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